[發(fā)明專利]一種基于無源磁光玻璃電流互感器原理的行波測(cè)距裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110262171.8
• 申請(qǐng)日: 2011-09-06
• 公開（公告）號(hào): CN102323516A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李冰;覃劍;郭寧明;申仲濤;王冬青;宋合志;劉潤(rùn)花;李剛;鹿洪剛;汪一;王化鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電力科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G01R31/08
• 分類號(hào): G01R31/08
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國(guó)文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)自動(dòng)化領(lǐng)域，具體涉及輸電線路故障定位技術(shù)，提出了一種基于無源磁光玻璃電流互感器原理的行波測(cè)距裝置。

背景技術(shù)

輸電線路發(fā)生故障后，即使重合成功，也需要巡線人員查找故障點(diǎn)，根據(jù)故障造成的損壞程度判斷線路能否繼續(xù)運(yùn)行還是須停電檢修，以消除隱患。因此，線路故障后快速尋找故障點(diǎn)就成為保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

當(dāng)前，數(shù)字化變電站技術(shù)成為未來發(fā)展方向。數(shù)字化變電站采用低功率、數(shù)字化的新型互感器代替常規(guī)的鐵磁式互感器。這種巨大的變革使得基于鐵磁式互感器的輸電線路精確故障測(cè)距裝置不再適用于數(shù)字化變電站。因此迫切需要對(duì)基于數(shù)字式互感器的精確故障測(cè)距技術(shù)進(jìn)行研究，綜合考慮數(shù)字化變電站的特點(diǎn)，采用最優(yōu)的方案研發(fā)適于數(shù)字式互感器的輸電線路精確故障測(cè)距裝置，以適應(yīng)數(shù)字化變電站和數(shù)字化電網(wǎng)未來發(fā)展對(duì)精確故障測(cè)距的需求，來縮短線路停電時(shí)間，節(jié)省巡線的人力、物力、財(cái)力，提高電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平，為社會(huì)創(chuàng)造更大的價(jià)值。

上述現(xiàn)有技術(shù)將一次電流采樣后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，采樣頻率由互感器自主控制，通過光纖將數(shù)字信號(hào)傳輸至測(cè)距裝置。由于采用了串行傳輸機(jī)制，使得采樣時(shí)間間隔不能大于串行一次采樣值傳輸完成時(shí)間，這使得目前這種模式的采樣頻率基本為500kHz；另外，數(shù)字信號(hào)在高速串行傳輸過程中容易發(fā)生錯(cuò)碼，使得整個(gè)采樣值數(shù)據(jù)無效，如果在故障的時(shí)刻發(fā)生采樣值傳輸錯(cuò)誤，可能導(dǎo)致不能測(cè)距或測(cè)距結(jié)果不正確。采樣頻率由互感器自主控制，使得測(cè)距裝置不能調(diào)整自己采樣頻率，限制了測(cè)距裝置的靈活性。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提出了一種基于無源磁光玻璃電流互感器原理的行波測(cè)距裝置，所述裝置通過基于磁光玻璃電流互感器原理獲得正比于一次電流的小電壓信號(hào)，通過運(yùn)算放大器將該小電壓信號(hào)調(diào)制后分為兩路，一路用于高速AD采樣，其采樣數(shù)據(jù)用于實(shí)時(shí)刷新靜態(tài)存儲(chǔ)器SRAM中的數(shù)據(jù)，另一路用于低速AD采樣，其數(shù)據(jù)用于故障啟動(dòng)條件判斷，當(dāng)判斷輸電線路發(fā)生故障后，啟動(dòng)高速采樣部分進(jìn)行采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)發(fā)；轉(zhuǎn)發(fā)的高速采樣數(shù)據(jù)用于雙端故障測(cè)距，從而使得定位誤差與輸電線路長(zhǎng)度無關(guān)，且定位誤差小于500米。

其中，采用磁光玻璃電流互感器將反映一次側(cè)電流的光信號(hào)，采用硬件運(yùn)算電路直接輸出成小電壓信號(hào)，對(duì)該小電壓信號(hào)的采集處理方式采用硬件采樣原理設(shè)計(jì)，由可編程邏輯器件CPLD控制對(duì)同一信號(hào)進(jìn)行采集，一部分為高速采集，其原理為硬件實(shí)時(shí)采樣、實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，存儲(chǔ)器件為大容量RAM；另一部分為低速采樣，用于啟動(dòng)判斷，實(shí)時(shí)采樣、實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，存儲(chǔ)器件為FIFO。

其中，采用GPS的秒脈沖信號(hào)作為雙端測(cè)距裝置同步信號(hào)，采用GPS的秒脈沖信號(hào)每秒同步一次高速采樣脈沖，使得雙端高速采樣脈沖信號(hào)的最大時(shí)差小于0.8微妙。

其中，采用脈沖電流驅(qū)動(dòng)GaAs雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管作光源，光源發(fā)出的光耦合入長(zhǎng)距離多模光纖，脈沖電流從20～100mA自動(dòng)可調(diào)，通過控制器把光電電流傳感器MOCT的直流輸出信號(hào)反饋給發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)源，自動(dòng)調(diào)節(jié)光源的電流達(dá)到光電電流傳感器MOCT直流信號(hào)的穩(wěn)定輸出；采用方形塊狀SF-6玻璃，具有全反射相位補(bǔ)償?shù)碾p層光路結(jié)構(gòu)，通過載流導(dǎo)線，通過起偏器把光纖傳輸出來的光變成線偏振光，入射到傳感頭，經(jīng)6次全反射后，線偏振光繞載流導(dǎo)體一周，完成法拉第效應(yīng)環(huán)路積分；

檢偏器把入射光分為兩個(gè)正交光，把線偏振調(diào)制光轉(zhuǎn)換為振幅調(diào)制光后，通過兩路多模光纖傳輸至地面的光電轉(zhuǎn)換部分，光電轉(zhuǎn)換部分將振幅調(diào)制光轉(zhuǎn)換為小電壓信號(hào)；由于電流信號(hào)通過光學(xué)系統(tǒng)和檢測(cè)儀器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)位相延遲，從而該小電壓信號(hào)與一次交流電流存在一個(gè)相位差，需要通過硬件運(yùn)算電路來補(bǔ)償該相位差，使得小電壓信號(hào)與一次交流電流的相位同步；最后通過放大調(diào)制電路整形后輸出至信號(hào)采樣部分；

信號(hào)采樣部分包括三大部分：模擬信號(hào)調(diào)理電路、高速采集部分、和低速采樣啟動(dòng)部分；

模擬信號(hào)調(diào)理電路包括多級(jí)運(yùn)放，將電流互感器的輸出電流調(diào)整為適合AD采樣的0～5V電壓波形，提供給高速采樣與低速采樣的AD；

高速采樣部分包括CPLD和單片機(jī)，CPLD控制根據(jù)外部提供的采樣脈沖控制AD進(jìn)行采樣，并實(shí)時(shí)刷新RAM1中的數(shù)據(jù)，當(dāng)收到低速采樣啟動(dòng)信號(hào)后，繼續(xù)采樣一定點(diǎn)后將RAM1的數(shù)據(jù)總線交給單片機(jī)，在單片機(jī)的控制下將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)拷貝至數(shù)據(jù)緩存區(qū)RAM2，拷貝完成后CPLD繼續(xù)用高速采樣數(shù)據(jù)刷新RAM1中的數(shù)據(jù)；

低速采樣啟動(dòng)部分通過讀取采樣數(shù)據(jù)判讀是否啟動(dòng)，啟動(dòng)判據(jù)有正序、負(fù)序和零序的突變量啟動(dòng)和穩(wěn)態(tài)值越限啟動(dòng)；